第一節 研究緣起與背景
台灣屬地狹人稠的國家，且科技進步和經濟成長，促使人口逐漸增加；然而 有效利用限有的土地，以滿足社會發展之需求，故建築物已朝向高樓或超高樓層 發展。近十年內發生數起高樓建築受火害造成結構損壞或倒塌事件，無法保障財 產與人員生命之安全，因此防火工程已成為建築結構重要的一部分。
高 樓 建 築 物 普 遍 採 用 箱 型 鋼 柱(Box Column)或內灌混凝土之箱型鋼柱 (Concrete Filled Box Column, CFBC)等。CFBC 優點有具有高強度可縮小斷面尺 寸；以鋼柱取代施工模板，大幅簡化施工程序；混凝土受箱型鋼圍束效果和鋼骨 材受混凝土側向支撐，提升構材之強度與韌性，已逐漸成為國內外高樓建築結構 工程實務及研究發展的趨勢。
國內高樓建築普遍採用內灌混凝土銲接組合箱型鋼柱，其鋼骨材料具有較良 好的強度、延展性和較高的熱傳導係數，然而受高溫時強度會大幅度衰減；混凝 土材料抗壓性能優良，且屬熱傳導係數較低之材質，耐火性較鋼骨材料佳。再者，
承重CFBC 受高溫影響下之結構行為複雜，且大尺寸試體之研究仍甚為缺乏，故 本研究將對大尺寸箱型鋼柱內灌混凝土之火害下受軸向載重作用的行為、耐火性 能和耐火時效深入探討；藉由大尺寸試驗建立合理的設計方法，以利內灌混凝土 之銲接組合箱型鋼柱於國內之推廣。
第二節 研究目的
本研究目的主要為探討內灌混凝土銲接組合箱型鋼柱於承受軸向壓力在高 溫下的行為。藉由實驗方式與分析方法探討內灌混凝土箱型鋼柱(CFBC)於火害 下，其強度與勁度之變化；探討CFBC 在高溫下之變形行為(變形與變形速率)與 破壞模式；建立合理的分析模型，以探討不同被覆材厚度與不同被覆材參數於溫 度分布之影響。
第三節 研究方法
在建築結構遭受火災高溫破壞，柱構件為支撐結構體之垂直靜載重，其重要 程度最為顯著。因此本研究將根據我國「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」， 設計承重混凝土灌入銲接組合箱型鋼柱試體；且為模擬試體火災高溫情況，將依 據我國CNS 12514「建築物構造部分耐火試驗法」相關規定進行三組試體實驗研 究。對於三組試體，分別以不同強度混凝土與有、無防火被覆為變數，比較CFBC 試體於高溫環境下，銲接組合箱型鋼和核心混凝土之力學行為與溫度傳遞情況。
再者，本研究將利用有限元素分析軟體，模擬CFBC 試體受軸向載重與實驗 加溫爐之加溫曲線時，試體溫度分佈情形、溫度傳遞狀態和 CFBC 試體破壞模 式，並與實驗結果比對，以確定分析模型之正確性。研究計畫之流程圖，如圖 1-1 所示。
蒐集國內外相關規範、文獻與實驗資料
1. 規劃試體 2. 實驗設置 3. 製作試體 4. 進行實驗
實驗研究 分析研究
1. 建立分析方法與分析 模式
2. 模擬實驗行為 3. 分析結果與實驗結果
比較
4. 分析方法之修正
建立分析方法 第一次專家學者諮詢座談會
第二次專家學者諮詢座談會 實驗結果與討
論
期中審查
期末審查
第四節 報告內容
本報告主要內容如下。第一章介紹本研究以CFBC 試體之研究動機與研究方 法。第二章回顧國內外耐火之相關規範及與本研究相關之文獻。第三章介紹試驗 規劃、試體設計和製作、試驗設置、試驗步驟與破壞判定準則。第四章試驗結果 與討論。第五章介紹 CFBC 試體之有限元素分析，包括材料的力學性質和熱參 數、分析方法、試體模擬相關設定和分析步驟與討論分析結果。第六章為本研究 之結論與建議。